一種儲配一體化設計微網控制方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于微型配電網技術領域，具體涉及一種儲配一體設計微型配電網控制方 法。
【背景技術】
[0002] 在孤立運行的微型配電網中接入分布式風力、光伏發電單元，能提高用能環保性， 解決過度依賴柴油發電帶來的污染和成本高企的問題。但與此同時，用戶面臨發電出力間 歇、電能質量不高的問題。通過加入儲能單元能緩解上述問題，但容易因風、光發電量或儲 能容量不足、儲能單元出現故障導致無法向用戶可靠供電，頻繁啟動油電單元則與降低用 電成本的目的相違背，同時環境污染問題也得不到徹底解決。
[0003] 在電網接入條件較好地區的配電網一般都具備連接輸電網的能力，可經由配電 網，利用遠方電源的發電能力提高微型配電網用戶的用電經濟性、在配電網故障或電力供 需失衡時實現功率支援、吸收配電網內過剩的電量。但國內輸電網中傳輸電量的絕大部分 仍來源于燃煤發電，碳排放量巨大。在大型輸電網中高比例的接入可再生能源發電的技術 尚不成熟，短期內難以實現，并不利于國家節能減排目標的早日實現。
【發明內容】
[0004] 為克服上述技術的缺點，本發明旨在提供一種以協調外部電源及多個含風光油儲 的微型配電網、實現多種運行狀態間不斷電迀移、自動實現網間和網內發電用電功率平衡， 最大化利用風、光等分布式清潔發電單元，利用儲能容量實現不增加配電網改造投資的動 態增容，在用戶高峰用電、儲能等關鍵元件故障情況時利用低壓和中壓兩級互聯配電網實 現功率互濟，提高用電可靠性、經濟性、環保性的微型配電網系統。
[0005] 為解決上述技術問題，本發明是采用以下技術方案實現： 一種儲配一體設計微型配電網控制方法，具體包括以下過程： 使用時，通過閉合連接中壓和低壓交流網的斷路開關，處于低壓(特指380-420V)部分 的儲配一體化設計微型配電網（以下簡稱微網）可以實現聯網運行；反之所述微網進入孤網 運行。當處于聯網運行狀態時，如果閉合公共連接點處的斷路開關，使聯網運行的所述微網 再通過中壓(特指10kV)交流網與外界輸電網及電源（以下簡稱為外網電源)相連接，則所述 微網進入并網運行狀態。多個處于聯網或并網運行狀態的微網如果通過配電網相連，則合 并稱為相連微網群。所述微網內儲能陣列的最大放電總功率P D應不小于網內全部交流負 荷的最大用電總功率PM。為減少對油電單元的利用，儲能陣列存儲的最大電量應不小于1 個計劃內外網停電周期的負荷用電量。要保證孤網條件下的長時間供電，所述微網內油電 單元1個周期(如1個典型日）的發電量(額定功率P。與周期時長的乘積）不應小于該周期 內負荷的用電量。同時，如果所述外網電源按預定計劃主動調整出力，稱為"協議內外源調 整"；否則稱為"協議外外源調整"。
[0006] 為控制上述并網、聯網或孤網運行狀態下的微網，按照"就近互濟、并網充電、風光 儲油依次調度"為目標實施全網有功平衡控制策略，將所述相連微網群的功率平衡需求實 時分配到每個分布式發電元件。
[0007] 能量管理模塊負責所述相連微網群的有功功率互濟及所述中壓交流網的監控和 保護，同時管理員通過其中的能量監控與顯示模塊觀察全網運行情況，發出調度和控制指 令，通過拓撲控制模塊實現對全網斷路開關的控制。每過At的時間間隔，通過能量管理模 塊中網控信息模塊收集所述外網發電功率信息、所述相連微網群中各微網發電、用電功率 信息以及網絡拓撲信息。上述信息不僅通過能量監控與顯示模塊以數字和圖形的方式向管 理員展示，其結果也送入功率互濟模塊。
[0008] 所述功率互濟模塊根據所述網控信息模塊傳入的信息，按照如下規則計算得出所 述相連微網群各網的交換功率定值： 1) 將并網狀態先分為協議外源非調整期和多個協議外源調整期，通過所述能量監控與 顯示模塊增減協議外源調整期及設置其起止時間、調整功率等信息： 1. 1)在協議外源非調整期，對所述相連微網群中任一微網，由所述外網電源滿足各微 網負荷用電及所述儲能陣列充電需求，風光發電功率仍優先利用，具體為：其交換功率定值 ρτ(負值表示流入微網的功率）取-ρε和最大可吸收功率p A中的較大值；ρ ε為該微網交流 變壓器的最大通過容量，ΡΑ等于-(P JPR-PW)，其中為網內全部交流負荷實測總功率，Ρ￥為 網內全部風、光出力參考值之和，P R為網內儲能陣列的最大可用充電總功率（已充滿的儲能 陣列功率應計為0); 1.2)在協議外源調整期，當所述外網電源不足以滿足全部用電、充電需求時，等比例降 低各微網的交換功率；同時在調整期逐步釋放功率調整量以減緩對電能質量的沖擊，如果 為功率向上調整（即外網電源增加供給)，應在調整期內逐步減小儲能陣列發出的功率；反 之如果為功率向下調整（即外網電源減少供給)，應在調整期內逐步增加儲能陣列發出的功 率，具體調整方法包括但不限于下述線性調整方法：按照時間-功率平面上（當前時刻，當 前外網功率)、（調整期結束時刻，調整后功率）2點連線，在直線上取對應時刻的功率作為外 網功率定值P x;如果P x大于所有微網的G i值之和，則將P x設置為所有微網的G i值之和，G i 為_Ρε和最大可吸收功率PA中的較大值；對所述相連微網群中任一微網（下列以符號i表示 受關注的枚舉個體)，其交換功率定值Ρ τ等于權重系數W 1與P x的乘積，其中W 1取G i除以所 有微網的。^直之和； 2) 在聯網狀態下，對所述相連微網群中任一微網，Ρτ按照以下規則計算： 2. 1)在第1次計算時，獲得各微網的功率不平衡量： 2. 1. 1)如果連接風、光、油電單元與逆變單元的斷路開關閉合，并且風、光、油電最大出 力超過負荷，即Pw+P。>&+ε (ε為足夠小正數）時，Ρτ設置為〇,同時設置不平衡功率輔 助變量Α Ρ為Pw+VPdP Ρ之中的較小值； 2. 1.2)如果連接風、光、油電單元與所述逆變單元的斷路開關閉合，并且風、光、油最大 出力不大于負荷，即Pw+P。彡Pt+ ε時，P#P A P均設置為P，匕-匕與-P ^之中的較大值； 2. 1. 3)如果連接風、光、油電單元與所述逆變單元的斷路開關未閉合，并且所述儲能陣 列最大放電功率大于負荷，即PD>PJ ε時，Ρτ設置為〇, A P設置為P D-PJP P e之中的較小 值； 2. 1. 4)如果連接風、光、油電單元與所述逆變單元的斷路開關未閉合，并且所述儲能陣 列最大放電功率不大于負荷，即PD< P d ε時，P#P A p均設置為p D-h與-p c之中的較大 值； 2. 2)在第2次計算時，實現各微網功率不平衡量在具備互濟條件的鄰近微網的分配： 2.2. 1)如果需向外尋求功率互濟，即ΔΡ〈-ε時，記Δ=-ΔΡ，讀取互濟隊列(每個微網 的互濟隊列并不相同，由管理員根據就近互濟原則事先設置，通常按照電氣距離或其它決 定網損的指標按更有利于降低互濟時網損的順序排列)，按照隊列次序，對遍歷到的任一隊 列中的微網，根據以下規則修改Ρ τ: 2. 2. 1. 1)如果遍歷所及微網具備向外提供功率互濟的能力，但供應不大于需求時，即 Δ Ρ> ε并且Δ Ρ彡Δ時，將Δ Ρ累加到Ρτ，Δ設置為Δ - Δ Ρ，Δ Ρ設置為〇 ; 2. 2. 1. 2)如果遍歷所及微網具備向外提供功率互濟的能力，但供應大于需求時，即 ΔΡ>ε并且ΔΡ>Δ時，將Δ累加到Ρτ，Δ設置為〇, ΔΡ設置為ΔΡ-Δ ; 2. 2. 1. 3)如果遍歷結束并且Δ > ε，通過所述能量監控與顯示模塊顯示功率不平衡告 警信息，提醒管理員采取手動控制措施； 3)在孤網狀態下，對所述微網，Ρτ設置為0,并進行如下計算： 3. 1)如果連接風、光、油電單元與所述逆變單元的斷路開關閉合，并且風、光、油最大出 力小于負荷，即P w+P。<Ρ「ε時，通過所述能量管理模塊顯示功率不平衡告警信息，提醒管 理員采取手動控制措施； 3. 2)如果連接風、光、油電單元與所述逆變單元的斷路開關未閉合，并且所述儲能陣列 最大放電功率小于負荷，即PD〈P「ε時，通過所述能量管理模塊顯示功率不平衡告警信息， 提醒管理員采取手動控制措施； 所述功率互濟模塊將計算得到的所述相連微網群中各個微網的交換功率定值Ρτ送入 所述信息總線。
[0009] 此外，如果處于聯網或并網狀態、所述外網電源未停止供電時，所述能量管理模塊 內的相位同步模塊從所述中壓交流量測單元獲取交流電壓的相位信號。如果所述外網電源 停止供電，周邊輸電網停電時，所述相位同步模塊利用自身產生的工頻交流信號作為所述 逆變單元的相位信號。該信號用于同步所述相連微網群各微網逆變單元的相位。當由所述 相位同步模塊產生相位信號時，以最后1次接收到來自所述外網電源的相位信號為起點， 產生工頻交流信號及其相位信號。
[0010] 所述能量管理模塊內的保護控制模塊負責監測所述中壓交流網及所述外網電源 的各類電壓、頻率的異常波動，若通過所述中壓交流量測單元獲得的電壓、電流、頻率超過 安全限值，則通過所述能量管理模塊內斷路開關控制模塊斷開連接各微網與所述中壓交流 網的開關，實施保護；當通過所述中壓交流量測單元獲得的電壓、頻率滿足安全要求，則通 過所述能量管理模塊內斷路開關控制模塊閉合連接各微網與所述中壓交流網的開關。
[0011] 所述微網控制模塊負責所述微網內部的有功和無功功率平衡，執行所述能量管理 模塊通過所述信息總線下發的交換功率定值和其它調度、保護指令，同時對所述低壓交流 網及網內儲能陣列、各分布式發電單元和負荷等實現監控和保護。其中，所述功率調節模塊 也按A t的周期刷新控制策略，通過交流變壓容量限制模塊確定交換功率增量△ Ρτ，步驟如 下： 1)從所述信息總線獲取所述微網的交換功率定